参考网


可调色温显指的前沿白光大功率产品技术分析

2011-01-19 07:03:40 《现代显示》 2011年2期

深圳雷曼光电科技股份有限公司

摘 要:白光LED应用在照明领域对其技术参数的要求很高,尤其是室内白光大功率灯具产品对发光效率、色温及显色指数有更高的要求。文章探讨了一种前沿的色温及显色指数可调的技术,通过红光补偿提升显色指数,并通过黄光补偿降低色温,该技术的优势在于显色指数及色温可调的同时,发光效率也有提升。

关键词: 白光大功率LED;显色指数/色温可调;晶片;荧光粉;支架

中图分类号:TN312+.8 文献标识码:B

The Advanced Technology Aanlysis of Controllable CRI and CCT High Power White LED

Ledman Optoelectronic Co., Ltd.

(Ledman Optoelectronic Co., Ltd., Shenzhen 518108, China)

Abstract: The application of white LED has high requirement, especially for indoor lighting, including output efficiency/CCT and high CRI, CCT and CRI are both controllable shoule be the advanced technology by indoor intelligent lighting.

Keywords: high power white LED; controlled CCT and CRI; chip; phosphor; substrate

引 言

蓝光LED问世之后,利用荧光体与蓝光LED的组合,就可轻易获得白光LED,这是行业中最成熟的一种白光封装方式。目前白光LED已成为照明光源,一般家用照明已成为现实。目前传统白光大功率产品采用蓝光晶片激发单一黄色荧光粉,其缺点是显色性较差。为提高显色性,通常在黄色荧光粉中添加红色荧光粉以增加光谱中的红色成分,其缺点是由于红色荧光粉的转换效率低,致使整体白光发光效率降低。而雷曼光电一直致力于提高显色指数、发光效率及控制色温的技术开发。

1 技术构思

为提高白光大功率产品的显色性,并获得较高的整体发光效率,我司采用一颗大功率蓝光晶片、一颗中功率红光晶片和一颗小功率黄光晶片集成封装,并采用荧光粉激发方式得到高光通量、高显色性的白光LED,其封装结构如图1所示。

图1中,在水平大功率基板上分别固定一颗大功率蓝光晶片、中功率黄光晶片以及小功率红光晶片,三颗晶片分别采用三条电流回路,再在其表面封装荧光胶,蓝光晶片激发荧光胶产生色温在6,000K左右的正白光,通过控制黄光晶片的电流从而实现白光色温可调,通过控制红光晶片的电流从而实现白光显色指数可调。

2 技术原理分析

传统白光光谱由蓝光加黄光光谱组成,如图2所示。

为提高白光产品的显色指数,目前行业内普遍采用在黄色荧光粉内加入红色荧光粉的方法,其光谱图如图3所示。

由于红色荧光粉材质多为氮化物或硅酸盐,其激发效率往往偏低,老化衰减较大。采用红光晶片提升显色指数,红光本身对黄色荧光粉无影响,其自身亦不牵涉到激发效率的问题,故可以实现显色指数的大幅提升,而且对产品的发光效率和老化衰减没有损失,如图4所示。

3 实测产品数据分析

如表1所示,红光、黄光的电流可调范围在0~50mA之间,分别点亮红、黄光,整颗LED器件的亮度均有提升,且黄光导致的亮度提升高于红光。由此可分析得出,黄光晶片对提升产品的发光效率有较大帮助。

如图5所示,通过改变红色晶片的电流,白光大功率LED产品的光谱图发生了明显的变化,红色光谱部分逐渐增强,从而使白光大功率产品的显色指数得到提升。结合表1,此时发光效率亦有明显提升,该技术从根本上回避了黄色荧光粉内添加红色荧光粉以提高显色指数而导致的发光效率下降的问题。

如图6所示,通过改变黄色晶片的电流,白光大功率LED产品的光谱图发生了明显的变化,黄色光谱部分逐渐增强,从而使白光大功率产品的色温实现可调。结合表1,此时发光效率亦有明显提升,该技术从根本上回避了黄色荧光粉制作不同色温的白光而导致的发光效率下降的问题。

4 结论

通过新型技术,采用红光及黄光晶片分别进行电流控制,从而达到了提高显色指数以及可控色温的效果,并且回避了为提高显色指数而牺牲发光效率的问题。通过对红色晶片的电流控制,显色指数最高可以达到97,但应用时需平衡好显色指数与色坐标的关系,避免因红色光谱增加较多而导致整体色坐标红漂的现象。

随着白光LED在照明上的应用,客户需求也在不断提高,我们必须不断创新,提升我们的产品性能,改善我们的工艺,尽可能满足客户需求。要做出高性能的白光LED产品,先进的产品设计开发直接影响着白光LED的衰减和品质,因此,好的设计加上最佳的搭配,再配合雷曼特有的制造工艺,是做好白光器件的技术关键所在。对雷曼人来说,我们必须充分发挥自身优势,不断努力,加大研发力度,开发出更加适合客户要求的产品,为国家半导体照明节能产业做出贡献。

参考文献

[1] 汤顺青. 色度学[M]. 北京理工大学出版社,1990. 6.

[2] 方志烈. 半导体照明技术[M]. 电子工业出版社,2009. 5.

[3] 何锦华. 荧光粉在高显色白光LED中的应用技术研究[J]. 中国照明电器,2009. 2.

[4] 朱建华. 大功率白光LED在照明器具中的应用研究[N]. 浙江科技学院学报,2007. 4.